EP3405286B1 - Verschleissschutzelement für eine zerkleinerungseinrichtung - Google Patents

Verschleissschutzelement für eine zerkleinerungseinrichtung Download PDF

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EP3405286B1
EP3405286B1 EP17700282.1A EP17700282A EP3405286B1 EP 3405286 B1 EP3405286 B1 EP 3405286B1 EP 17700282 A EP17700282 A EP 17700282A EP 3405286 B1 EP3405286 B1 EP 3405286B1
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EP
European Patent Office
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wear
grinding
area
region
crushing assembly
Prior art date
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Active
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EP17700282.1A
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English (en)
French (fr)
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EP3405286A1 (de
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Baris Irmak
Ingo Neitemeier
Marc TIGGES
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ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
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Publication date
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    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C4/00—Crushing or disintegrating by roller mills
    • B02C4/28—Details
    • B02C4/30—Shape or construction of rollers
    • B02C4/305—Wear resistant rollers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C15/00—Disintegrating by milling members in the form of rollers or balls co-operating with rings or discs
    • B02C15/004—Shape or construction of rollers or balls
    • B02C15/005—Rollers or balls of composite construction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C4/00—Crushing or disintegrating by roller mills
    • B02C4/02—Crushing or disintegrating by roller mills with two or more rollers
    • B02C4/08—Crushing or disintegrating by roller mills with two or more rollers with co-operating corrugated or toothed crushing-rollers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C2210/00—Codes relating to different types of disintegrating devices
    • B02C2210/02—Features for generally used wear parts on beaters, knives, rollers, anvils, linings and the like

Definitions

  • the invention relates to a grinding and / or crushing unit with a wear protection element for partial insertion into a recess on the surface of a wear surface of the grinding and / or crushing unit.
  • comminution devices such as grinding rollers
  • the surface of a wear surface is subject to high wear during operation of the comminution device.
  • a wear protection element for drill bits for rock drills with a coating of a polycrystalline diamond layer is known.
  • the EP 2 940 169 A1 discloses a breaking tool for a crusher having a coating of a composite material.
  • To counteract wear it is, for example, from the DE 2006 010 042 A1 known to apply additional wear protection elements to the surface of the grinding roller. With a certain degree of wear, it is necessary to replace the wear protection elements of the grinding roller in order to guarantee efficient grinding. The replacement of the wear protection elements requires, for example, long downtimes of the roller mill and high maintenance costs.
  • a wear protection element for partial insertion into a recess on the surface of a wear surface of a comminution device, in particular a grinding roller of a roller mill comprises, according to a first aspect, particles of a highly wear-resistant material embedded in a matrix material.
  • the particles show in particular a higher wear resistance than the matrix material in which they are embedded.
  • the term embedded is to be understood as meaning that the highly wear-resistant particles are at least partially enclosed by the matrix material.
  • the particles are preferably embedded in the matrix in such a way that an integral connection is formed between the matrix material and the particles.
  • the particles have a size of 2 ⁇ m to 5 mm, preferably 5 ⁇ m to 2 mm.
  • the crushing device is, for example, a roller mill, a roller crusher, a cone crusher, a hammer mill or a vertical roller mill, the wear surface in particular the surface of a grinding roller, a crushing cone, the hammer tools and the surface of the grinding track, which is exposed to high wear during operation of the crushing device a hammer mill or the surface of the rollers and the grinding table of a vertical roller mill.
  • the wear protection element is, for example, cylindrical or has a square cross section.
  • one end of the wear protection elements is designed in such a way that it can be fastened to the surface of the wear surface, in particular in a recess in the surface of the wear surface.
  • the wear protection element is plate-shaped. This is particularly advantageous when such a wear protection element is used on, for example, a grinding track of a hammer mill or a vertical roller mill.
  • the wear resistance of the wear protection element is determined in particular by the distribution density of the particles within the matrix material. Particles embedded in a matrix material therefore enable simple production of wear protection elements of different wear resistance, the distribution density of the particles within the matrix material being varied for different wear protection elements so that wear protection elements that are exposed to greater wear, for example on the front edges of the grinding roller, have a higher distribution density Has particles.
  • the matrix material comprises tungsten carbide.
  • Tungsten carbide has a high wear resistance and is very suitable as a matrix material for embedding highly wear-resistant particles, since the high wear resistance prevents the diamond particles from being washed out.
  • the highly wear-resistant material of the particles comprises diamond, ceramic or titanium.
  • the aforementioned materials have a very high wear resistance and, in particular embedded in a tungsten carbide matrix, increase the wear resistance and thus the service life of a wear protection element of a roller mill considerably.
  • the particles of highly wear-resistant material are uniformly distributed in the matrix material or are concentrated within the matrix material at a selected position.
  • the proportion of particles within the matrix material is a concentration of 20% to 80%, preferably 35% -65%.
  • a uniform distribution of the particles within the matrix material offers the advantage of uniform wear of the wear protection element during operation of the comminution device, with an increased concentration of particles in a certain area within the matrix material offering the advantage of a local increase in the wear resistance of the wear protection element. In particular, this makes it possible to provide areas that are exposed to particularly heavy wear with a higher distribution density of the particles.
  • the wear protection element has a core area and a jacket area at least partially surrounding the core area, the particles made of the highly wear-resistant material being arranged exclusively in the core area.
  • the jacket area is preferably tubular so that the core area extends over the entire length of the wear protection element.
  • the core area is preferably cylindrical, the end faces of the wear protection element having the jacket area and the core area.
  • a jacket area in which no highly wear-resistant particles are arranged enables the wear protection element to be easily machined.
  • the jacket area is formed from tungsten carbide or a steel alloy.
  • the jacket area and the core area are materially connected to one another, in particular sintered. This increases the wear resistance and breaking strength of the wear protection element.
  • the particles made of the highly wear-resistant material are arranged in the core area in such a way that the particle distribution density increases in the direction of the cladding area. This enables the particles to be concentrated in the edge area of the core area, with a smaller number or, for example, no particles being arranged in the inner area of the core area. This results in a cost reduction in the production costs of the wear protection elements, since the number of particles in the wear protection element is reduced overall.
  • the wear protection element has a fastening area which can be connected to the recess in the surface of the wear surface and a wear area which protrudes at least partially from the surface of the wear surface.
  • the fastening area is arranged in the position of the wear protection element arranged in the recess in the wear surface, in particular radially inward of the wear area, and is connected to the grinding roller.
  • the fastening area is designed in particular in such a way that it does not protrude at all or only very slightly from the recess in the wear surface, so that the wear protection element can be replaced in the event of wear up to the length of the Fastening area is necessary.
  • the particle distribution within the wear area increases in the direction of the surface of the wear area, in particular the surface of the wear protection element.
  • only the wear area comprises the particles of highly wear-resistant material embedded in the matrix material. This enables a reduction in the production costs of the wear protection element, since the fastening area does not have any particles.
  • the wear protection element has an end cutout, in particular a bore.
  • the recess is preferably formed in the fastening area on the end face facing the wear surface of the shredding device.
  • the recess has, for example, a round or a square cross section and is arranged coaxially to the wear protection element.
  • the recess is arranged in the end face of the wear protection element, in particular the end face facing the wear surface.
  • the fastening area comprises a material that has a lower wear resistance than the material of the wear area. This also results in a cost reduction for the wear protection element.
  • the fastening area is sleeve-shaped and the wear area is arranged within the sleeve-shaped area of the fastening area.
  • the sleeve-shaped design of the fastening area enables a particularly simple production of the fastening area.
  • the wear area preferably has a particle distribution density which increases in the direction of the surface of the wear area, so that the greatest number of highly wear-resistant particles is arranged on the surface. In particular, the particle distribution density increases in the direction of the outer edge area of the wear protection element that protrudes from the wear surface.
  • the fastening area and the wear area are materially connected to one another, in particular glued or soldered.
  • the fastening area comprises, for example, less than 45%, preferably less than 30%, most preferably less than 20% of the wear protection element.
  • the wear area extends, for example at the level of the wear protection element, at least partially beyond the fastening area.
  • the fastening area of the wear protection element is materially connected to the wear surface of the comminution device, in particular welded, glued or soldered.
  • a roller mill 10 is shown schematically.
  • the roller mill 10 comprises two grinding rollers 12, 14, shown schematically as circles, which have the same diameter and are arranged next to one another. Between the grinding rollers 12, 14 there is a grinding gap which, for example, can be adjusted in size.
  • the grinding rollers 12, 14 rotate in the opposite direction to one another in the direction of rotation shown by the arrows, with ground material running through the grinding gap in the direction of fall and being ground.
  • Fig. 2 shows an end region of a grinding roller 12, which has a roller base body 15 to which wear protection elements 16 are attached.
  • the wear protection elements 16 are mounted in the outer periphery of the surface of the grinding roller.
  • the wear protection elements 16, which are spaced apart from one another and arranged next to one another have Fig. 2 a circular cross-section. It is also conceivable that the wear protection elements 16 vary over the surface of the grinding roller in terms of size, number, cross-sectional shape and the arrangement relative to one another in order to compensate for local differences in wear during operation of the grinding roller 12, 14, for example.
  • the grinding roller 12 has wear protection corner elements 17 attached to its end, which for example have a rectangular cross section and are arranged in a row next to one another in such a way that they form a ring over the circumference of the grinding roller 12.
  • wear protection corner elements 17 There are also other cross-sectional shapes of the wear protection corner elements 17 conceivable, which are from the in Fig. 2 shown cross-sectional shape. An arrangement of the wear protection corner elements 17 at a distance from one another is also possible.
  • Fig. 2 only the left end of the grinding roller 12 is shown by way of example, the right end, not shown, advantageously being identical in structure.
  • Fig. 3 shows a wear protection element 16a, which is in a recess 32 in the roller base body 15 of a grinding roller 12, 14 according to Figs. 1 and 2 is arranged.
  • the wear protection element has a fastening area 24 and a wear area 22, the fastening area being arranged in the recess 32 on the surface of the grinding roller 12, 14 and being connected to the basic roller body 15 of the grinding roller 12, 14.
  • the wear protection element 16a on the fastening area 24 is integrally connected to the recess in the surface of the roller base body 15 of the grinding roller 12, 14, in particular welded, soldered or glued or positively connected, in particular screwed or wedged.
  • the wear area 22 of the wear protection element 16a is arranged at least partially outside the recess 32 in the roller base body 15, so that it protrudes from the roller base body 15 in the radial direction of the grinding roller (not shown).
  • the fastening area comprises approximately one third of the entire wear protection element 16a, the wear area approximately encompassing the other two thirds.
  • the wear protection element 16a has a matrix material 18 in which a plurality of particles 20 are arranged.
  • the particles 20 are arranged distributed uniformly in the matrix material 18.
  • the wear area 22 and the fastening area 24 have the same particle distribution in the matrix material.
  • the particles 20 are in particular a highly wear-resistant material that includes, for example, diamond, ceramic or titanium.
  • the matrix material 18 comprises, for example, tungsten carbide.
  • the particles 20 are in particular materially connected to the matrix material 18, for example by sintering.
  • the wear protection elements 16a are exposed to a high level of wear, in particular the wear area 22 of the wear protection elements 16a protruding from the surface of the grinding roller 12, 14 wears.
  • the highly wear-resistant particles 20 in the matrix material 18 considerably reduce the wear of the wear protection elements 16a, the number of particles 20, in particular the distribution density of the particles 20, in the matrix material 18 increasing the wear resistance of the wear protection element 16a.
  • Fig. 4 shows a further exemplary embodiment of a wear protection element 16, the roller base 15 with the recess 32 in which the wear protection element 16b is arranged not being shown.
  • the wear protection element 16b shown essentially corresponds to that in FIG Fig. 3 shown wear protection element 16a and has the reference Fig. 3 described fastening area 24 and the wear area 22, which corresponds to the Fig. 3 are arranged.
  • a core area 28 and a jacket area 26 circumferentially surrounding the core area 28.
  • the core area 28 extends in the longitudinal direction of the wear protection element 16b from one end of the wear protection element 16b to the other end of the wear protection element 16b.
  • the jacket area 26 is essentially tubular and encloses the circumference of the core area 28.
  • the particles 20 are in the exemplary embodiment from FIG Fig. 4 arranged exclusively in the core area 28 of the wear protection element 16b and evenly distributed within the core area 28.
  • the jacket region 26 does not have any particles 20.
  • the jacket region 26 comprises, for example, the matrix material 18 tungsten carbide or, for example, a steel alloy.
  • Fig. 5 shows a further embodiment of a wear protection element 16c, which is essentially the wear protection element 16b of Fig. 4 corresponds to the The difference is that wear protection element 16c does not have any particles 20 in fastening area 24.
  • the particles 20 are arranged exclusively in the core area 28 of the wear area 22 of the wear protection element 16c.
  • the particles 20 are arranged distributed in the core area 28 of the wear area 22 in such a way that the density of the particle distribution increases in the direction of the cladding area 26, so that the highest particle distribution density is arranged at the boundary area between the core area 28 and the cladding area 26.
  • the particle distribution density also increases in the longitudinal direction of the wear protection element 16c, in particular outwards in the radial direction of the grinding roller.
  • Fig. 6 shows a wear protection element 16d, which is essentially the wear protection element 16a of Fig. 3 corresponds with the difference that the wear protection element 16d has a recess 30 in its fastening area 24.
  • the recess 30 is attached to the end face in the fastening area 24 and is, for example, cylindrical or conical and extends over the entire fastening area and is particularly coaxial with the wear protection element 16d.
  • the recess 30 is used, for example, to fasten the wear protection element 16d in the recess 32 in the roll surface. Furthermore, the recess results in a considerable saving in material.
  • Fig. 7 shows a wear protection element 16e, which is essentially the wear protection element 16d of Fig. 6 with the difference that the wear protection element 16e corresponds to a jacket region 26 and a core region 28 according to FIG Fig. 4 has, wherein the fastening area has no particles 20.
  • Fig. 8 shows a wear protection element 16f, which essentially corresponds to the wear protection element 16a of Fig. 3
  • the fastening area 24 is made of a different material than the wear area 22.
  • the fastening area 24 is made, for example, of a softer, in particular less wear-resistant material than the wear area.
  • the fastening area comprises a steel.
  • the fastening area 24 and the wear area 22 are in particular materially connected to one another, for example glued, welded or soldered. It is also conceivable that To design wear protection element 16f in the form of a plate, the fastening area and the wear area being in the form of a plate.
  • a plate-shaped design of the wear protection element is particularly suitable when used for wear protection of a grinding track.
  • Fig. 9 shows a wear protection element 16g, which essentially corresponds to the wear protection element 16f of Fig. 8 corresponds, the fastening area 24 of the wear protection element 16g having an inwardly pointing curvature at the end facing the wear protection area 22. This curvature is used to position the wear area 22 on the fastening area 24.
  • Fig. 10 shows a wear protection element 16h, which is essentially the wear protection element 16f of Fig. 8 corresponds to, the wear area 22 having a core area 28 and a jacket area 26 surrounding the core area 28 according to FIG FIGS. 4 and 7 having.
  • Fig. 11 shows a wear protection element 16i, which is essentially the wear protection element 16f of Fig. 8 corresponds to, the wear area 22 having a core area 28 and a jacket area 26 surrounding the core area 28 according to FIG Fig. 5 having.
  • Fig. 12 shows a wear protection element 16j, which has an essentially sleeve-shaped fastening area 24, this extending over the entire length of the wear protection element 16j and the wear area 22 being arranged within the sleeve-shaped fastening area 24.
  • the sleeve-shaped fastening area 24 is formed, for example, from a softer, less wear-resistant material than the wear area 22.
  • the material of the wear area 22 corresponds to that with reference to FIG Fig. 3, 6 , 8 and 9 described material.
  • Fig. 13 shows a wear protection element 16k, which is essentially the wear protection element 16f of Fig. 8 corresponds, the area of the fastening area 24 of the wear protection element 16k facing the wear area 22 has a recess which interacts with a projection in the area of the wear protection area 22 facing the fastening area 24.
  • a recess in the fastening area is used in particular to position the wear area on the fastening area, the wear area being centered relative to the fastening area 24.
  • the recess is, for example, cylindrical and centered.
  • Fig. 14 shows a wear protection element 16l, which is essentially the wear protection element 16j of Fig. 12 corresponds, with a recess 30 according to FIG Figures 6 and 7 is arranged.
  • Fig. 15 shows a wear protection element 16m, which is essentially the wear protection element 16j of Fig. 12 corresponds, with the wear area 22 extending beyond the sleeve-shaped fastening area 24.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Mahl- und/oder Brechaggregat mit einem Verschleißschutzelement zum teilweisen Einsetzen in eine Ausnehmung an der Oberfläche einer Verschleißfläche des Mahl- und/oder Brechaggregats.
  • Bei Zerkleinerungseinrichtungen, wie Mahlwalzen, die insbesondere bei Gutbettzerkleinerung von beispielsweise hartem Erz zum Einsatz kommen, findet im Betrieb der Zerkleinerungseinrichtung ein hoher Verschleiß der Oberfläche einer Verschleißfläche, wie beispielsweise der Mahlwalzenoberfläche statt. Aus der US 6 290 008 B1 ist ein Verschleißschutzelement für Bohrmeißel für Gesteinsbohrer mit einer Beschichtung aus einer polykristallinen Diamantenschicht bekannt. Die EP 2 940 169 A1 offenbart ein Brechwerkzeug für einen Brecher mit einer Beschichtung aus einem Verbundwerkstoff. Um dem Verschleiß entgegenzuwirken, ist es beispielsweise aus der DE 2006 010 042 A1 bekannt, zusätzliche Verschleißschutzelemente auf die Oberfläche der Mahlwalze aufzubringen. Bei einem bestimmten Verschleißgrad ist es notwendig, die Verschleißschutzelemente der Mahlwalze auszutauschen, um eine effiziente Mahlung zu garantieren. Der Austausch der Verschleißschutzelemente bedingt beispielsweise lange Stillstandzeiten der Walzenmühle, sowie hohe Wartungskosten.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mahl- und/oder Brechaggregat mit einem Verschleißschutzelement bereitzustellen, das eine hohe Verschleißfestigkeit aufweist, um die Wartungsintervalle zum Austausch der Verschleißschutzelemente zu erhöhen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Mahl- und/oder Brechaggregat mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Ein Verschleißschutzelement zum teilweisen Einsetzen in eine Ausnehmung an der Oberfläche einer Verschleißfläche einer Zerkleinerungseinrichtung, insbesondere einer Mahlwalze einer Walzenmühle, umfasst nach einem ersten Aspekt in ein Matrixmaterial eingebettete Partikel aus einem hochverschleißfesten Material. Die Partikel weisen insbesondere eine höhere Verschleißfestigkeit auf als das Matrixmaterial, in das sie eingebettet sind. Unter dem Begriff eingebettet ist zu verstehen, dass die hochverschleißfesten Partikel zumindest teilweise von dem Matrixmaterial umschlossen sind. Vorzugsweise sind die Partikel derart in die Matrix eingebettet, dass zwischen dem Matrixmaterial und den Partikeln eine stoffschlüssige Verbindung ausgebildet ist. Die Partikel weisen insbesondere eine Größe von 2 µ bis 5 mm, vorzugsweise 5µ - 2mmauf.
  • Bei der Zerkleinerungseinrichtung handelt es sich beispielsweise um eine Walzenmühle, einen Walzenbrecher, einen Kegelbrecher, eine Hammermühle oder eine Vertikalrollenmühle, wobei die Verschleißfläche insbesondere die im Betrieb der Zerkleinerungseinrichtung einem hohen Verschleiß ausgesetzte Oberfläche einer Mahlwalze, eines Brechkegels, die Hammerwerkzeuge und die Oberfläche der Mahlbahn einer Hammermühle oder die Oberfläche der Rollen und des Mahltellers einer Vertikalrollenmühle ist.
  • Das Verschleißschutzelement ist beispielsweise zylinderförmig ausgebildet oder weist einen viereckigen Querschnitt auf. Insbesondere ist ein Ende der Verschleißschutzelemente derart ausgebildet, dass es an der Oberfläche der Verschleißfläche, insbesondere in einer Ausnehmung in der Oberfläche der Verschleißfläche, befestigbar ist. Insbesondere ist das Verschleißschutzelement plattenförmig ausgebildet. Dies ist insbesondere bei der Anwendung eines solchen Verschleißschutzelementes auf beispielsweise einer Mahlbahn einer Hammermühle oder eine Vertikalrollenmühle vorteilhaft.
  • Die Verschleißfestigkeit des Verschleißschutzelements wird insbesondere von der Verteilungsdichte der Partikel innerhalb des Matrixmaterial bestimmt. In ein Matrixmaterial eingebettete Partikel ermöglichen daher eine einfache Herstellung Verschleißschutzelemente unterschiedlicher Verschleißfestigkeit, wobei die Verteilungsdichte der Partikel innerhalb des Matrixmaterial für unterschiedliche Verschleißschutzelemente variiert wird, sodass Verschleißschutzelemente, die einem höheren Verschleiß ausgesetzt sind, beispielsweise an den stirnseitigen Kanten der Mahlwalze, eine höhere Verteilungsdichte der Partikel aufweist.
  • Das Matrixmaterial umfasst Wolframcarbid. Wolframcarbid weist eine hohe Verschleißfestigkeit auf und eignet sich sehr gut als Matrixmaterial zum Einbetten von hochverschleißfesten Partikeln, da die hohe Verschleißfestigkeit das Auswaschen der Diamant-Partikel verhindert.
  • Das hochverschleißfeste Material der Partikel umfasst gemäß einer weiteren Ausführungsform Diamant, Keramik oder Titan. Die voran genannten Materialeien weisen eine sehr hohe Verschleißfestigkeit auf und erhöhen, insbesondere in eine Wolframcarbidmatrix eingebettet, die Verschleißfestigkeit und somit die Lebensdauer eines Verschleißschutzelements einer Walzenmühle erheblich.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Partikel aus hochverschleißfestem Material in dem Matrixmaterial gleichmäßig verteilt oder innerhalb des Matrixmaterials an einer ausgewählten Position konzentriert. Insbesondere beträgt der Anteil der Partikel innerhalb des Matrixmaterials eine Konzentration von 20% bis 80%, vorzugsweiser 35% - 65%. Eine gleichmäßige Verteilung der Partikel innerhalb des Matrixmaterials bietet den Vorteil eines gleichmäßigen Verschleißes des Verschleißschutzelement im Betrieb der Zerkleinerungseinrichtung, wobei eine erhöhte Konzentration von Partikeln in einem bestimmten Bereich innerhalb des Matrixmaterials den Vorteil einer lokalen Erhöhung der Verschleißfestigkeit des Verschleißschutzelements bietet. Insbesondere ermöglicht dies, Bereiche, die besonders starkem Verschleiß ausgesetzt sind, mit einer höheren Verteilungsdichte der Partikel zu versehen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Verschleißschutzelement einen Kernbereich und einen den Kernbereich zumindest teilweise umgebenden Mantelbereich auf, wobei die Partikel aus dem hochverschleißfesten Material ausschließlich in dem Kernbereich angeordnet sind. Der Mantelbereich ist vorzugsweise rohrförmig ausgebildet, sodass sich der Kernbereich über die gesamte Länge des Verschleißschutzelements erstreckt. Der Kernbereich ist vorzugsweise zylinderförmig ausgebildet, wobei die Stirnseiten des Verschleißschutzelements den Mantelbereich und den Kernbereich aufweisen.
  • Zum Anpassen der Verschleißschutzelemente in eine Ausnehmung in der Oberfläche der Verschleißfläche ist häufig eine Bearbeitung der Oberflächen der Verschleißschutzelemente beispielsweise durch Schleifen notwendig. Ein Mantelbereich, in dem keine hochverschleißfesten Partikel angeordnet sind, ermöglicht eine einfache Bearbeitbarkeit des Verschleißschutzelements.
  • Der Mantelbereich ist gemäß einer weiteren Ausführungsform aus Wolframcarbid oder einer Stahllegierung ausgebildet.
  • Der Mantelbereich und der Kernbereich sind gemäß einer weiteren Ausführungsform stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere gesintert. Dies erhöht die Verschleißfestigkeit und Bruchfestigkeit des Verschleißschutzelements.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Partikel aus dem hochverschleißfesten Material derart in dem Kernbereich angeordnet, dass die Partikelverteilungsdichte in Richtung des Mantelbereichs ansteigt. Dadurch wird eine Konzentration der Partikel in den Randbereich des Kernbereichs ermöglicht, wobei in dem Inneren Bereich des Kernbereichs eine geringere Anzahl oder beispielsweise gar keine Partikel angeordnet sind. Dadurch wird eine Kostenreduktion der Herstellungskosten der Verschleißschutzelemente erreicht, da die Anzahl der Partikel in dem Verschleißschutzelement insgesamt reduziert wird.
  • Das Verschleißschutzelement weist gemäß einer weiteren Ausführungsform einen Befestigungsbereich, der mit der Ausnehmung in der Oberfläche der Verschleißfläche verbindbar ist und einen Verschleißbereich auf, der zumindest teilweise aus der Oberfläche der Verschleißfläche hervorsteht. Der Befestigungsbereich ist in dem in der Ausnehmung in der Verschleißfläche angeordneten Position des Verschleißschutzelements insbesondere radial einwärts des Verschleißbereichs angeordnet und mit der Mahlwalze verbunden. Der Befestigungsbereich ist insbesondere derart ausgebildet, dass er gar nicht oder nur sehr gering aus der Ausnehmung in der Verschleißfläche hervorsteht, sodass ein Austausch des Verschleißschutzelements bei einem Verschleiß bis auf die Länge des Befestigungsbereichs notwendig ist. Insbesondere steigt die Partikelverteilung innerhalb des Verschleißbereichs in Richtung der Oberfläche des Verschleißbereichs, insbesondere der Oberfläche des Verschleißschutzelements an.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst ausschließlich der Verschleißbereich die in dem Matrixmaterial eingebetteten Partikel aus hochverschleißfestem Material. Dies ermöglicht eine Reduktion der Herstellungskosten des Verschleißschutzelements, da der Befestigungsbereich keine Partikel aufweist.
  • Das Verschleißschutzelement weist gemäß einer weiteren Ausführungsform eine stirnseitige Aussparung, insbesondere eine Bohrung, auf. Vorzugsweise ist die Aussparung in dem Befestigungsbereich, an der der Verschleißfläche der Zerkleinerungseinrichtung zugewandten Stirnseite, ausgebildet. Die Aussparung weist beispielsweise einen runden oder einen viereckigen Querschnitt auf und ist koaxial zu dem Verschleißschutzelement angeordnet. Die Aussparung ist in der Stirnseite des Verschleißschutzelements, insbesondere der der Verschleißfläche zugewandten Stirnseite angeordnet. Eine solche Aussparung ermöglicht eine Materialersparnis und somit eine erhebliche Kostenreduktion des Verschleißschutzelements.
  • Der Befestigungsbereich umfasst gemäß einer weiteren Ausführungsform ein Material, das eine geringere Verschleißfestigkeit aufweist als das Material des Verschleißbereichs. Dadurch wird ebenfalls eine Kostenreduktion des Verschleißschutzelements erreicht.
  • Der Befestigungsbereich ist gemäß einer weiteren Ausführungsform hülsenförmig ausgebildet und der Verschleißbereich ist innerhalb des hülsenförmigen Bereichs des Befestigungsbereichs angeordnet. Die hülsenförmige Ausbildung des Befestigungsbereichs ermöglicht eine besonders einfache Herstellung des Befestigungsbereichs. Der Verschleißbereich weist vorzugsweise eine Partikelverteilungsdichte auf, die in Richtung der Oberfläche des Verschleißbereichs ansteigt, sodass an der Oberfläche die größte Anzahl von hochverschleißfesten Partikeln angeordnet ist. Insbesondere steigt die Partikelverteilungsdichte in Richtung des äußeren Randbereichs des Verschleißschutzelements, der aus der Verschleißfläche hervorsteht, an.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind der Befestigungsbereich und der Verschleißbereich stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere geklebt oder gelötet.
  • Der Befestigungsbereich umfasst beispielsweise weniger als 45%, vorzugweise weniger als 30%, höchstvorzugshalber weniger als 20% des Verschleißschutzelementes.
  • Der Verschleißbereich erstreckt sich beispielsweise in der Höhe des Verschleißschutzelements zumindest teilweise über den Befestigungsbereich hinaus.
  • Der Befestigungsbereich des Verschleißschutzelements ist gemäß einer weiteren Ausführungsform mit der Verschleißfläche der Zerkleinerungseinrichtung stoffschlüssig verbunden, insbesondere geschweißt, geklebt oder gelötet.
  • Die mit Bezug auf das Verschleißschutzelement beschriebenen Vorteile treffen auch auf ein entsprechendes Mahl- und/oder Brechaggregat mit einem solchen Verschleißschutzelement zu.
    • Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.
    • Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Walzenmühle in einer Frontansicht gemäß einem Ausführungsbeispiel.
    • Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Mahlwalze der Walzenmühle gemäß Fig. 1.
    • Fig. 3-15 zeigt schematische Darstellungen verschiedener Ausführungsbeispiele von Verschleißschutzelementen in einer Querschnittsansicht.
  • In Fig. 1 ist eine Walzenmühle 10 schematisch dargestellt. Die Walzenmühle 10 umfasst zwei schematisch als Kreise dargestellten Mahlwalzen 12, 14, die den gleichen Durchmesser aufweisen und nebeneinander angeordnet sind. Zwischen den Mahlwalzen 12, 14 befindet sich ein Mahlspalt, der beispielsweise in der Größe einstellbar ist.
  • Im Betrieb der Walzenmühle rotieren die Mahlwalzen 12, 14 in durch die Pfeile dargestellte Rotationsrichtung gegenläufig zueinander, wobei Mahlgut in Fallrichtung den Mahlspalt durchläuft und gemahlen wird.
  • Fig.2 zeigt einen Endbereich einer Mahlwalze 12, die einen Walzengrundkörper 15 aufweist, an dem Verschleißschutzelemente 16 angebracht sind. Die Verschleißschutzelemente 16 sind in dem äußeren Umfang der Oberfläche der Mahlwalze angebracht. Beispielhaft weisen die zueinander beabstandeten, nebeneinander angeordneten Verschleißschutzelemente 16 der Fig. 2 einen kreisförmigen Querschnitt auf. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Verschleißschutzelemente 16 über die Oberfläche der Mahlwalze in der Größe, der Anzahl, der Querschnittsform und der Anordnung zueinander variieren, um beispielsweise lokale Unterschiede der Abnutzung im Betrieb der Mahlwalze 12, 14 auszugleichen.
  • Ferner weist die Mahlwalze 12 an ihrem Ende angebrachte Verschleißschutzeckelemente 17 auf, die beispielhaft einen rechteckigen Querschnitt aufweisen und in Reihe derart nebeneinander angeordnet sind, dass sie über den Umfang der Mahlwalze 12 einen Ring ausbilden. Es sind außerdem weitere Querschnittsformen der Verschleißschutzeckelemente 17 denkbar, die von der in Fig. 2 gezeigten Querschnittsform abweichen. Auch eine zueinander beabstandete Anordnung der Verschleißschutzeckelement 17 ist möglich. In Fig. 2 ist beispielhaft nur das linke Ende der Mahlwalze 12 gezeigt, wobei das nicht gezeigte rechte Ende vorteilhafterweise im Aufbau identisch ist.
  • Fig. 3 zeigt ein Verschleißschutzelement 16a, das in einer Ausnehmung 32 in dem Walzengrundkörper 15 einer Mahlwalze 12, 14 gemäß Fig. 1 und 2 angeordnet ist. Das Verschleißschutzelement weist einen Befestigungsbereich 24 und einen Verschleißbereich 22 auf, wobei der Befestigungsbereich in der Ausnehmung 32 an der Oberfläche der Mahlwalze 12, 14 angeordnet ist und mit dem Walzengrundkörper 15 der Mahlwalze 12, 14 verbunden ist. Beispielsweise ist das Verschleißschutzelement 16a an dem Befestigungsbereich 24 mit der Ausnehmung in der Oberfläche des Walzengrundkörpers 15 der Mahlwalze 12, 14 stoffschlüssig, insbesondere verschweißt, verlötet oder verklebt oder formschlüssig verbunden, insbesondere verschraubt oder verkeilt. Der Verschleißbereich 22 des Verschleißschutzelements 16a ist zumindest teilweise außerhalb der Ausnehmung 32 in dem Walzengrundkörper 15 angeordnet, sodass dieser in radialer Richtung der nicht dargestellten Mahlwalze aus dem Walzengrundkörper 15 hervorsteht. Der Befestigungsbereich umfasst in dem dargestellten Ausführungsbeispiel etwa ein Drittel des gesamten Verschleißschutzelements 16a, wobei der Verschleißbereich in etwa die weiteren zwei Drittel umfasst.
  • Das Verschleißschutzelement 16a weist ein Matrixmaterial 18 auf, in dem eine Mehrzahl von Partikeln 20 angeordnet sind. Die Partikel 20 sind gleichmäßig in dem Matrixmaterial 18 verteilt angeordnet. Der Verschleißbereich 22 und der Befestigungsbereich 24 weisen die gleiche Partikelverteilung in dem Matrixmaterial auf. Bei den Partikeln 20 handelt es sich insbesondere um ein hochverschleißfestes Material, das beispielsweise Diamant, Keramik oder Titan umfasst. Das Matrixmaterial 18 umfasst beispielsweise Wolframcarbid. Die Partikel 20 sind insbesondere stoffschlüssig beispielsweise durch Sintern mit dem Matrixmaterial 18 verbunden.
  • Im Betrieb der Walzenmühle sind die Verschleißschutzelemente 16a einem hohen Verschleiß ausgesetzt, wobei insbesondere der aus der Oberfläche der Mahlwalze 12, 14 hervorstehende Verschleißbereich 22 der Verschleißschutzelemente 16a verschleißt. Die hochverschleißfesten Partikel 20 in dem Matrixmaterial 18 verringern den Verschleiß der Verschleißschutzelemente 16a erheblich, wobei die Anzahl der Partikel 20, insbesondere die Verteilungsdichte der Partikel 20, in dem Matrixmaterial 18 die Verschleißfestigkeit des Verschleißschutzelementes 16a erhöht.
  • Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verschleißschutzelements 16, wobei der Walzengrundkörper 15 mit der Ausnehmung 32, in der das Verschleißschutzelement 16b angeordnet ist, nicht dargestellt ist. Das in Fig. 4 dargestellte Verschleißschutzelement 16b entspricht im Wesentlichen dem in Fig. 3 dargestellten Verschleißschutzelement 16a und weist den mit Bezug auf Fig. 3 beschriebenen Befestigungsbereich 24 und den Verschleißbereich 22 auf, die entsprechend der Fig. 3 angeordnet sind. Im Unterschied zur Fig. 3 weist die Fig. 4 einen Kernbereich 28 und einen umfangsmäßig den Kernbereich 28 umgebenden Mantelbereich 26 auf. Der Kernbereich 28 erstreckt sind in Längsrichtung des Verschleißschutzelements 16b von dem einen Ende des Verschleißschutzelements 16b zu dem anderen Ende des Verschleißschutzelements 16b. Der Mantelbereich 26 ist im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet und umschließt den Umfang des Kernbereichs 28. Die Partikel 20 sind in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ausschließlich in dem Kernbereich 28 des Verschleißschutzelements 16b und innerhalb des Kernbereichs 28 gleichmäßig verteilt angeordnet. Der Mantelbereich 26 weist keine Partikel 20 auf. Der Mantelbereich 26 umfasst beispielsweise das Matrixmaterial 18 Wolframcarbid oder beispielsweise eine Stahllegierung.
  • Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verschleißschutzelements 16c, das im Wesentlichen dem Verschleißschutzelements 16b der Fig. 4 entspricht mit dem Unterschied, dass Verschleißschutzelements 16c in dem Befestigungsbereich 24 keine Partikel 20 aufweist. Die Partikel 20 sind ausschließlich in dem Kernbereich 28 des Verschleißbereichs 22 des Verschleißschutzelements 16c angeordnet. Die Partikel 20 sind in dem Kernbereich 28 des Verschleißbereichs 22 derart verteilt angeordnet, dass sich die Dichte der Partikelverteilung in Richtung des Mantelbereichs 26 zunimmt, sodass die höchste Partikelverteilungsdichte an dem Grenzbereich zwischen dem Kernbereich 28 und dem Mantelbereich 26 angeordnet ist. Die Partikelverteilungsdichte erhöht sich ferner in Längsrichtung des Verschleißschutzelements 16c, insbesondere in radialer Richtung der Mahlwalze nach außen.
  • Fig. 6 zeigt ein Verschleißschutzelement 16d, das im Wesentlichen dem Verschleißschutzelement 16a der Fig. 3 entspricht mit dem Unterschied, dass das Verschleißschutzelement 16d in seinem Befestigungsbereich 24 eine Aussparung 30 aufweist. Die Aussparung 30 ist stirnseitig in dem Befestigungsbereich 24 angebracht und beispielsweise zylinderförmig oder konusförmig ausgebildet und erstreckt sich über den gesamten Befestigungsbereich, ist besondere koaxial zu dem Verschleißschutzelement 16d. Die Aussparung 30 dient beispielsweise der Befestigung des Verschleißschutzelements 16d in der Ausnehmung 32 in der Walzenoberfläche. Ferner bedingt die Aussparung eine erhebliche Materialersparnis.
  • Fig. 7 zeigt ein Verschleißschutzelement 16e, das im Wesentlichen dem Verschleißschutzelement 16d der Fig. 6 entspricht mit dem Unterschied, dass das Verschleißschutzelement 16e einen Mantelbereich 26 und einen Kernbereich 28 gemäß der Fig. 4 aufweist, wobei der Befestigungsbereich keine Partikel 20 aufweist.
  • Fig. 8 zeigt ein Verschleißschutzelement 16f, das im Wesentlichen dem Verschleißschutzelements 16a der Fig. 3 entspricht, wobei der Befestigungsbereich 24 aus einem anderen Material ausgebildet ist als der Verschleißbereich 22. Der Befestigungsbereich 24 ist beispielsweise aus einem weicheren, insbesondere weniger verschleißfesten Material als der Verschleißbereich ausgebildet. Beispielsweise umfasst der Befestigungsbereich einen Stahl. Der Befestigungsbereich 24 und der Verschleißbereich 22 sind insbesondere stoffschlüssig miteinander verbunden, beispielsweise geklebt, geschweißt oder gelötet. Es ist ebenfalls denkbar, das Verschleißschutzelement 16f plattenförmig auszubilden, wobei der Befestigungsbereich und der Verschleißbereich plattenförmig ausgebildet sind. Eine plattenförmige Ausbildung des Verschleißschutzelements eignet sich insbesondere bei der Anwendung zum Verschleißschutz einer Mahlbahn.
  • Fig. 9 zeigt ein Verschleißschutzelement 16g, das im Wesentlichen dem Verschleißschutzelements 16f der Fig. 8 entspricht, wobei der Befestigungsbereich 24 des Verschleißschutzelements 16g an dem dem Verschleißschbereich 22 zugewandten Ende eine nach innen weisende Wölbung aufweist. Diese Wölbung dient der Positionierung des Verschleißbereichs 22 auf dem Befestigungsbereich 24.
  • Fig. 10 zeigt ein Verschleißschutzelement 16h, das im Wesentlichen dem Verschleißschutzelement 16f der Fig. 8 entspricht, wobei der Verschleißbereich 22 einen Kernbereich 28 und einen den Kernbereich 28 umgebenden Mantelbereich 26 gemäß Fig. 4 und Fig. 7 aufweist.
  • Fig. 11 zeigt ein Verschleißschutzelement 16i, das im Wesentlichen dem Verschleißschutzelement 16f der Fig. 8 entspricht, wobei der Verschleißbereich 22 einen Kernbereich 28 und einen den Kernbereich 28 umgebenden Mantelbereich 26 gemäß Fig. 5 aufweist.
  • Fig. 12 zeigt ein Verschleißschutzelement 16j, das einen im Wesentlichen hülsenförmigen Befestigungsbereich 24 aufweist, wobei sich dieser über die gesamte Länge des Verschleißschutzelements 16j erstreckt und der Verschleißbereich 22 innerhalb des hülsenförmigen Befestigungsbereichs 24 angeordnet ist. Der hülsenförmige Befestigungsbereich 24 ist beispielsweise aus einem weicheren, weniger verschleißfesten Material als der Verschleißbereich 22 ausgebildet. Das Material des Verschleißbereichs 22 entspricht dem mit Bezug auf die Fig. 3, 6, 8 und 9 beschriebenen Material.
  • Fig. 13 zeigt ein Verschleißschutzelement 16k, das im Wesentlichen dem Verschleißschutzelement 16f der Fig. 8 entspricht, wobei der dem Verschleißbereich 22 zugewandten Bereich des Befestigungsbereichs 24 des Verschleißschutzelements 16k eine Aussparung aufweist, die mit einem Vorsprung in der dem Befestigungsbereich 24 zugewandten Bereich des Verschleißschutzbereichs 22 zusammenwirkt. Eine solche Aussparung in dem Befestigungsbereich dient insbesondere der Positionierung des Verschleißbereichs auf dem Befestigungsbereich, wobei der Verschleißbereich relativ zu dem Befestigungsbereich 24 zentriert wird. Die Aussparung ist beispielsweise zylinderförmig und zentriert ausgebildet.
  • Fig. 14 zeigt ein Verschleißschutzelement 16l, das im Wesentlichen dem Verschleißschutzelement 16j der Fig. 12 entspricht, wobei in dem Befestigungsbereich 24 eine Aussparung 30 gemäß der Fig. 6 und 7 angeordnet ist.
  • Fig. 15 zeigt ein Verschleißschutzelement 16m, das im Wesentlichen dem Verschleißschutzelement 16j der Fig. 12 entspricht, wobei sich der Verschleißbereich 22 über den hülsenförmigen Befestigungsbereich 24 hinaus erstreckt.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Walzenmühle
    12
    Mahlwalze
    14
    Mahlwalze
    15
    Walzengrundkörper
    16
    Verschleißschutzelement
    17
    Verschleißschutzeckelement
    18
    Matrixmaterial
    20
    Partikel
    22
    Verschleißbereich
    24
    Befestigungsbereich
    26
    Mantelbereich
    28
    Kernbereich
    30
    Aussparung
    32
    Ausnehmung

Claims (14)

  1. Mahl- und/oder Brechaggregat (10) aufweisend ein Verschleißschutzelement (16a-m), wobei das Verschleißschutzelement (16a-m) zumindest teilweise in einer Ausnehmung (32) in der Verschleißfläche des Mahl- und/oder Brechaggregats (10) angebracht ist, wobei das Verschleißschutzelement (16) in ein Matrixmaterial (18) eingebettete Partikel (20) aus einem hochverschleißfesten Material umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial (18) Wolframcarbid umfasst.
  2. Mahl- und/oder Brechaggregat (10) nach Anspruch 1, wobei das hochverschleißfeste Material der Partikel (20) Diamant, Keramik oder Titan umfasst.
  3. Mahl- und/oder Brechaggregat (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Partikel (20) aus hochverschleißfestem Material in dem Matrixmaterial (18) gleichmäßig verteilt sind oder innerhalb des Matrixmaterials (18) an einer ausgewählten Position konzentriert sind.
  4. Mahl- und/oder Brechaggregat (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verschleißschutzelement (16a-m) einen Kernbereich (28) und einen den Kernbereich (28) zumindest teilweise umgebenden Mantelbereich (26) aufweist, wobei die Partikel (20) aus dem hochverschleißfesten Material ausschließlich in dem Kernbereich (28) angeordnet sind.
  5. Mahl- und/oder Brechaggregat (10) nach Anspruch 4, wobei der Mantelbereich (26) aus Wolframcarbid oder einer Stahllegierung ausgebildet ist.
  6. Mahl- und/oder Brechaggregat (10) nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Mantelbereich (26) und der Kernbereich (28) stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere gesintert sind.
  7. Mahl- und/oder Brechaggregat (10) nach einem der Ansprüche 4 - 6, wobei die Partikel (20) aus dem hochverschleißfesten Material derart in dem Kernbereich (28) angeordnet sind, dass die Partikelverteilungsdichte in Richtung des Mantelbereichs (26) ansteigt.
  8. Mahl- und/oder Brechaggregat (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verschleißschutzelement (16) einen Befestigungsbereich (24), der mit der Ausnehmung (32) in der Oberfläche der Verschleißfläche der Zerkleinerungseinrichtung verbindbar ist und einen Verschleißbereich (22) aufweist, der zumindest teilweise aus der Oberfläche der Verschleißfläche des Mahl- und/oder Brechaggregats (10) hervorsteht.
  9. Mahl- und/oder Brechaggregat (10) nach Anspruch 8, wobei ausschließlich der Verschleißbereich (22) die in dem Matrixmaterial (18) eingebetteten Partikel (20) aus hochverschleißfestem Material umfasst.
  10. Mahl- und/oder Brechaggregat (10) nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Verschleißschutzelement eine stirnseitige Aussparung (30), insbesondere eine Bohrung, aufweist.
  11. Mahl- und/oder Brechaggregat (10) nach einem der Ansprüche 8 - 10, wobei der Befestigungsbereich (24) ein Material umfasst, das eine geringere Verschleißfestigkeit aufweist als das Material des Verschleißbereichs (22).
  12. Mahl- und/oder Brechaggregat (10) nach einem der Ansprüche 8 - 11, wobei der Befestigungsbereich (24) hülsenförmig ausgebildet ist und der Verschleißbereich (22) innerhalb des hülsenförmigen Bereichs des Befestigungsbereichs (24) angeordnet ist.
  13. Mahl- und/oder Brechaggregat (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei der Befestigungsbereich (24) und der Verschleißbereich (22) stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere geklebt oder gelötet sind.
  14. Mahl- und/oder Brechaggregat (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Befestigungsbereich (24) des Verschleißschutzelements (16a-m) mit der Verschleißfläche (12, 14) der Mahl- und/oder Brechaggregats (10) stoffschlüssig verbunden, insbesondere geschweißt, geklebt oder gelötet ist.
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